複合成形品およびその製造方法
【課題】板状部材に貫通穴などを設けることなく射出成形金型にインサートすることができ、自由に熱可塑性樹脂を一体化することができる複合成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【解決手段】強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を射出成形金型にインサートした後、分散された強化繊維で強化された熱可塑性樹脂を射出成形することで一体化させて得られる、例えば、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、テレビ、プロジェクタ、ゲーム機、医療用品、その他電気・電子機器の部品や筐体部分として用いられる複合成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス繊維や炭素繊維などで強化された繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：ＦＲＰ）がパソコンや携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、テレビ、プロジェクタ、ゲーム機、医療分野等の電気・電子機器の部品や筐体として使用されている。特に携帯用途を目的とした電気・電子機器に対しては、薄肉・軽量化や高剛性を満足する部材として広く用いられている。
【０００３】
特許文献１に示すように、ＦＲＰを携帯用途の電気・電子機器部材として用いる場合、軽量・高剛性を発揮するＦＲＰ部材に成形性、生産性の高い熱可塑部品を一体化させることで、両者の特性を引き出すことが可能となることが記載されている。一体化させる手法としては、あらかじめプレス成形などにより製造したＦＲＰ部材を所定のサイズにトリミングした後、射出成形金型にインサートし、続いて熱可塑性樹脂を射出成形することが挙げられる。
【０００４】
部材を射出成形金型にインサートして、熱可塑性樹脂を射出成形し部分的に一体化する手法をアウトサート成形と呼称するが、アウトサート成形を行う場合、射出成形する前に金型に挿入した部材を特定の位置に固定しておくことが必要となる。特定の位置に固定する方法としては、特許文献２に示すように、あらかじめインサートする部材の形状に射出成形金型を彫り込んでおき、その形状にはめ込む形でインサートする手法や、特許文献３に示すように、あらかじめ板状部材に複数の貫通穴を作成し、金型に貫通穴より０．０２〜０．０５ｍｍ小さいピンを有する射出成形金型にはめ込む手法などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、あらかじめ射出成形金型を彫り込んでおく手法では、射出成型時に部材の周囲が金型で押さえられることから、射出成形する熱可塑性樹脂の形状が制限され、インサートした板状部材の周縁部に熱可塑性樹脂を一体化することが難しいことや、金型の加工が難しくなるなどの問題があった。また、あらかじめ板状部材に複数の貫通穴を作成する手法では、熱可塑性樹脂を自由に一体化させることはできるが、貫通穴を開けることで板状部材の剛性が落ちることや、意匠性が悪くなるなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４０２５５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２９８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２０２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、板状部材に貫通穴などを設けることなく射出成形金型にインサートすることができ、自由に熱可塑性樹脂を一体化することができる複合成形品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
（２）前記突起部材が複数凸設されている（１）に記載の複合成形品の製造方法。
（３）前記突起部材が前記板状部材と着脱可能に設けられている（１）または（２）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（４）前記突起部材は前記板状部材との凸設部から先端部に向かって投影面積が小さくなる形状を有する（１）〜（３）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（５）前記突起部材は投影面積が同じになる部分の高さが１〜１０ｍｍの範囲にある（１）〜（４）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（６）前記板状部材には貫通穴を設けない（１）〜（５）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（７）前記板状部材が湾曲形状を持つ（１）〜（６）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（８）前記板状部材が
（ａ）強化繊維を含んだシート
（ｂ）強化繊維に少なくとも炭素繊維を含んだシート
（ｃ）一方向に配列した連続強化繊維を含んだシート
（ｄ）一方向に配列した少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維を含んだシート
（ｅ）連続強化繊維織物を含んだシート
（ｆ）少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維織物を含んだシート
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種類から構成されている（１）〜（７）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（９）（１）〜（８）のいずれかの製造方法で製造された複合成形品。
（１０）電気・電子機器用の筐体である（９）に記載の複合成形品。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、板状部材にあらかじめ突起部材を凸設することにより、板状部材に貫通穴を設けることなくインサート時の位置決めを行うことができ、熱可塑性樹脂を一体化した意匠性に優れた複合成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の板状部材に突起部材を凸設した（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図である。
【図２】本発明の突起部材を凸設した板状部材を射出成形の金型にセットし、樹脂部材をアウトサート成形する模式図である。
【図３】本発明の複数有る突起部材が互いに繋がっている１つの部品一例の斜視図である。
【図４】本発明の突起部材の断面形状の一例である。
【図５】本発明の板状部材に樹脂部材を一体化した複合成形品の（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図である。
【図６】本発明の複数有る突起部材の一部に投影面積が同じになる部分を設けた部品一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複合成形品の製造方法について、図面を用いながら説明する。
【００１２】
図１は突起部材３を凸設した板状部材１の（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図であり、図２は突起部材３を凸設した板状部材１を射出成形の金型５にセットし、板状部材１と樹脂部材２をアウトサート成形により一体化する態様を示した模式図である。
【００１３】
複合成形品６の製造方法において、図１（ａ）に示す強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材１にあらかじめ突起部材３を凸設しておくとともに（図１（ｂ））、この板状部材１を、金型５のキャビティ内に設けられた突起部材３と対応する凹形状部にあわせて位置決め固定する。位置決め固定された板状部材１に、樹脂部材２を射出成形機４により射出成形し一体化することで、複合成形品６を得ることができるものである。
【００１４】
突起部材３は着脱可能で有ることが好ましい。突起部材３を製品としてそのまま用いることが出来る場合は問題ないが、製品形状に制限が出てしまうため、樹脂部材２をアウトサート成形した後は、板状部材１から取り外しが出来ることが好ましい。板状部材１と一体で成形した場合や突起部材３と板状部材１の接着が強固な場合は、突起部材の根本付近に細い箇所を設けておき、アウトサート成形後にその箇所で折っても良い。そうすることで、突起部材３の残りの部分は最小にすることが出来る。
【００１５】
突起部材３の凸設方法としては、特に限定されないものの、別部品で作成しておいた突起部材３を板状部材１に接着する方法が好適に用いられ、その他にも、あらかじめ作成しておいた突起部材３を板状部材１成形時に同時に凸設する方法、板状部材１と同材料を用いて同時に成形する方法などが挙げられる。
【００１６】
突起部材３は、板状部材１のいずれか一方の片面に着脱可能に設ければよい。中でも、板状部材１の一方が電気製品等の表面として用いられる場合には、突起部材３は、板状部材１の表面とは異なる面側に設けることが好ましい。電気製品等の表面に用いられる面は、製品外観上、微細な凹凸や気泡等といった欠点が厳しく管理された意匠面とされることが多く、このような意匠面に突起部材を設けると、突起部材を取り外した後の後処理が必要になることが多くなる。したがって、意匠面とは異なる面に突起部材を設けることが好ましく、設計上、意匠面となる表面側に突起部材を設けざるを得ない場合には、後処理が不要な取付方法を用いることが好ましい。
【００１７】
上記のような取付方法として、あらかじめ別部品で作成しておいた突起部材３を板状部材１に接着することが好ましい。この場合、板状部材への接着方法は特に限定されるものではなく、熱溶着やレーザー溶着、粘着テープ、接着剤による接着などが挙げられる。接着剤の種類としては、例えば、水溶接着剤、ゴム系接着剤、エポキシ系接着剤、シアノアクリル系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーンゴム系接着剤、プラスチック系接着剤、接着テープなどが挙げられる。なかでも、取り扱いが容易で、アウトサート後の取り外しが容易なシアノアクリル系接着剤を用いることが好ましい。また、両面テープ等の粘着テープを用いて固定すると、簡易的に固定できる上に、板状部材からも容易に剥離できる点で好ましい。
【００１８】
突起部材３が複雑な形状を持つ場合は、板状部材１と突起部材３を同時に成形することが難しくなることから、あらかじめ成形した突起部材３を板状部材１の成形と同時に凸設することが好ましい。あらかじめ作成しておいた突起部材３を板状部材１の成形と同時に凸設する方法としては、例えば、プレス成形やスタンピング成形などにおいて、プレス金型に突起部材３に対応する凹形状部を設けておき、成形前に突起部材３を凹部に挿入した後、板状部材１と同時に成形することで突起部材３を凸設することができる。
【００１９】
また、板状部材１と同じ材料を用い、板状部材１の製造時に同時に成形する場合は、例えば、板状部材１をオートクレーブ成形で作る場合はあらかじめ板状部材１に突起部材３となる形状を賦形し、同時に成形することで突起部材を成形したり、プレス成形などを用いる場合はプレス金型にあらかじめ凹形状部を作っておくことで任意の突起部材３を成形したりすることが可能である。
【００２０】
本発明の突起部材３は、射出成形時に板状部材１を金型５内で固定しておくために複数、なかでも２〜３個であることが好ましい。１個の場合、突起が円筒形状であると射出成形の際、射出圧により板状部材１が回転してしまい好ましくない。１個の場合でも、突起部材３を複雑化すれば回転を押さえることが出来るが、突起部材３の大サイズ化に伴う使用材料の増加や突起部材３に合わせた金型加工量の増加を伴うため好ましくない。本発明の突起部材３による位置決めは２個ないしは３個有れば十分である。突起部材３がそれよりも多い場合は、金型５と嵌め合わせる場所が増えるため板状部材１を金型５にインサートする際の作業性低下や、突起部材３の材料使用量増が起こるため好ましくない。
【００２１】
突起部材３を複数個設ける場合には、それぞれの突起部材３の中心間距離が１０〜５００ｍｍの間に有ることが好ましい。突起部材３を嵌め合わせる金型５には、嵌合しやすくするため、突起部材３の形状より少しだけ大きい凹形状部が形成されているため、そのクリアランスの影響で突起部材３の中心間距離が１０ｍｍ以下の場合は、射出成形の射出圧により板状部材１が板状部材１の意匠面から見た場合の時計回りもしくは反時計回りの方向に回転しやすくなり、固定が難しくなるため好ましくない。５００ｍｍ以上の場合は、突起部材３を精度良く複数個凸設することが難しくなり好ましくない。
【００２２】
突起部材３を複数個設ける場合、図３に示すとおり、突起部材同士が互いに繋がっている１つの部品であっても、１つずつバラバラに取り付けられていても良い。繋がった１つの部品として用いる場合は、材料の取り扱いが容易であり突起部材間の位置精度が良くなる。繋がっていない場合は、突起部材３に用いる材料使用量を減らすことができ、部品形状を簡略化出来ることから好ましい。
【００２３】
図４には、突起部材３の断面形状の一例を示す。断面形状としては、特に限定されるものではないが、３−（ａ）〜３−（ｈ）に示すような単純な形状であると、それに対応する金型５に凹形状部を加工することが容易になることからも好ましい。なかでも図４の３−（ａ）、３−（ｂ）は金型５に加工する形状が円形状で済むことから加工が容易となり、より好ましい。突起部材を複数個使用する場合は、３−（ｅ）〜３−（ｈ）に示すような異形形状を適宜組み合わせて用いることで、板状部材上に凸設する部位により突起部材を取り違えることが無く好ましい。
【００２４】
突起部材３は、板状部材１と突起部材３の接合部（凸設部）よりも先端部の投影面積が小さいことが好ましい。前述の通り、金型５の凹形状部は突起部材３よりも少しだけ大きく作るものの、先端部の投影面積が突起部材３の接合部よりも大きいと、当然突起部材３を凹形状部の奥まで嵌め込むことが不可能である。先端部と接合部が同じ投影面積であった場合は板状部材１をインサートする際に位置精度高く入れる必要があり、人手であってもロボットであっても容易にインサートすることは困難である。接合部から先端部に従って徐々に投影面積を小さくすれば、凹形状部にあらかじめクリアランスを設けてあることもあって、インサートしながら容易に所定の位置に位置決めが出来ることになるため、より好ましい。
【００２５】
突起部材３は、投影面積が同じになる部分の高さが１ｍｍ以上あることが好ましい。図３のように接合部から先端部にかけて一様に先細りとなる形状、すなわち、投影面積が徐々に小さくなるように変わり続けていて、突起部材３に合った凹形状を金型に設けた場合、凹形状は突起部材３よりも望んだ位置精度分だけ大きく作ることになる。すなわち、板状部材１を±０．１ｍｍの範囲で位置決めを行いたいときは、図３のように投影面積が変わり続ける形状に対し、凹形状を突起部材３の直径に対し常に直径０．２ｍｍだけ大きく作ることになる。この場合、厳密には投影面積が変わり続ける突起部材３のどの高さの位置で位置決めが行われているか分からない可能性がある。また、突起部材３も凹形状も常に同じクリアランスで加工することが難しいことから、望んだ位置決め精度にできない可能性もある。
【００２６】
また、突起部材３の投影面積が図３のように変わり続ける形状であるのに対し、凹形状の少なくとも一部を例えば円柱型の凹にした場合は、加工精度は高くなるが、突起部材３と位置決めできる部分が、円錐の投影面積最大の部分と凹形状のごく一部分のみ（面でなく線で接する状態）となってしまい、板状部材１が高さ方向に動いたときなどは、位置決め精度が下がってしまう恐れがあった。
【００２７】
図６には、突起部材３に投影面積が同じになる部分７を設けた一例を示す。突起部材３に投影面積が同じになる部分７の高さを１ｍｍ以上になるように設けて、その投影面積が同じになる部分の形状で位置決め出来るように凹形状を作ることにより、位置決めできる部分の面積が増加し、板状部材１が高さ方向にずれたとしても、精度よく位置決めできるため好ましい。また、投影面積が同じになる部分の形状とそれに対応する凹形状の部分のみを、管理したい位置決め精度で作れば、精度良く位置決め出来ることから加工面でも作りやすくなり好ましい。
【００２８】
投影面積が同じになる部分７の高さは１ｍｍ未満であると位置決めできる部分が減少し、板状部材１の高さ方向のずれで、位置決め精度が悪くなる可能性があり、加工も難しくなるため好ましくない。また、１０ｍｍを越えると、板状部材１をはめ込むときに突起部材３と凹形状が当たり易くなりセットしにくくなるため好ましくない。さらに、投影面積が同じになる部分を、突起部材３の接合部（凸設部）に設けることがより好ましい。投影面積が最も大きくなる部分を含むことにより、寸法精度が得やすくなるとともに、凹形状を有する金型との距離が短くなり、高さ方向の位置ずれも起きにくくなる。
【００２９】
突起部材３の高さは１〜５０ｍｍであることが好ましい。高さが１ｍｍ未満であると、突起部材３が分かりづらくなり金型５にインサートすることが難しくなるため好ましくない。高さが５０ｍｍを超えると、金型５にインサートする際に金型５が大きく開かないと、インサートできなくなることから射出成形機や金型形状に制限が出るため好ましくない。また、製品の取り扱いが困難になったり、突起部材３に用いる材料使用量が多くなったりするため好ましくない。
【００３０】
突起部材３の材質としては、金属やセラミックス、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など様々な材料を用いることができる。中でも、コストや生産性に優れた熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、突起部材３の変形や収縮を防ぐために強化繊維を含む熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００３１】
金型５の凹形状部は、突起部材３に合わせた加工が可能である。凹形状部と突起部材３のインサート部分のクリアランスは０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであることが好ましい。クリアランスが小さすぎるとインサートの際に途中で引っかかり、板状部材１が金型５から浮いた状態でアウトサート成形されてしまうため好ましくない。クリアランスが０．０５ｍｍよりも大きいと、突起部材３をはめ込んだときのガタつきが大きくなり、射出成型時にクリアランス分だけ動いてしまい、固定が難しくなるため好ましくない。
【００３２】
板状部材１の形状は、金型５にインサートできれば特に限定はされないが、平板状であることが加工性の観点から見て好ましい。また、図１のように平板ではなく屈曲形状を持たせることも電気・電子部品の筐体とした場合の意匠性が良くなることから好ましい。
【００３３】
板状部材１としては、強化繊維を含んだ樹脂組成物が好ましく用いられる。強化繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用してもよい。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。
【００３４】
板状部材１は強化繊維を含む複数の層から構成されるシートであってもよい。強化繊維が、連続強化繊維であれば、より高強度、高剛性を得られることから好ましい。連続強化繊維を含んだシートとは、１０ｍｍ以上の長さの連続した強化繊維がシート内部（またはシートを構成する強化繊維を含む層内）に配列されているシートであって、必ずしもシート（または、シートを構成する強化繊維を含む層）全体にわたって連続している必要はなく、途中で分断されていても特に問題はない。具体的な連続強化繊維の形態としては、フィラメント、織物（クロス）、一方向引き揃え（ＵＤ）、組み物（ブレイド）等が例示できるが、プロセス面の観点から、クロス、ＵＤが好適に使用される。また、これらの形態は単独で使用しても、２種以上の形態を併用してもよい。中でも、マルチフィラメントが一方向に引き揃えられたものが、より効率良く強度、剛性を得られることから好ましい。板状部材１として、強化繊維を含んだシートを用いる場合、強化繊維の割合は、成形性、力学特性の観点から２０〜９０体積％が好ましく、３０〜８０体積％がより好ましい。なお、体積％の測定はマトリックスが樹脂の場合はＪＩＳ Ｋ７０７５−１９９１（炭素繊維強化プラスチックの繊維含有率及び空洞率試験方法）に記載されている方法で測定する。
【００３５】
板状部材１に含まれるシートのマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または金属などを用いることができる。熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂や、スチレン系樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＵ）樹脂、変性ＰＳＵ樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリケトン（ＰＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）樹脂、熱可塑性フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリイソプレン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂があげられる。熱硬化性樹脂としては、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール（レゾール型）樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等や、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも２種をブレンドした樹脂があげられる。これらの中でも、板状部材１の剛性、強度に優れることから、熱硬化性樹脂が好ましく、とりわけエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が成形品の力学特性の観点からより好ましい。マトリックス樹脂には更に耐衝撃性向上等のために、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂および／またはその他のエラストマーもしくはゴム成分等を添加した樹脂を用いてもよい。
【００３６】
板状部材１には、貫通穴を設けないことが好ましい。貫通穴が開いている場合には、曲げや引っ張りの力が加わった際に穴周囲に応力が集中し、強度が低下するため好ましくない。また、板状部材１に電磁波シールド性を要求するような場合には貫通穴を開けることでシールド性が低下する。また、貫通穴を開けることで一様な意匠の板状部材１が得られないことから好ましくない。
【００３７】
板状部材１に樹脂部材２を一体化した後も複合成形品５の形態を維持する観点から、板状部材１の表面のうち樹脂部材２が接合される部分には接着層を有していることが好ましい。板状部材１と樹脂部材２との接合面の少なくとも一部に接着層を有していることが好ましく、接合面面積の５０％以上に接着層を有していることがより好ましく、接合面面積の７０％以上に接着層を有していることがさらに好ましく、接合面の全面に接着層を有していることがとりわけ好ましい。ここで、接着層は、接着剤のような板状部材１または樹脂部材２と異なった成分から構成されていても良いし、溶着層のような板状部材１または樹脂部材２の成分から構成されていても良い。
【００３８】
樹脂部材２に使用される樹脂としては特に制限はないものの、射出成形などを用いた接合形状作製の観点からは、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂としては、上述の熱可塑性樹脂が例示される。とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からはポリフェニレンスルフィド樹脂が、成形品外観、寸法安定性の観点からはポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、スチレン系樹脂が、成形品の強度、耐衝撃性の観点からはポリアミド樹脂がより好ましく用いられる。さらに、複合成形品の高強度、高剛性化を図るために樹脂部材２の樹脂として、強化繊維を含有させたものを用いることも好ましい。強化繊維としては、板状部材１で用いられる強化繊維を使用することができる。また、前記樹脂部材２が電波透過性を必要とする場合には、非導電性のガラス繊維を用いることも好ましい。さらに分散している強化繊維の繊維長についても特に制限はないが、強化繊維の強度を効率よく発現させるには、繊維長は長い方が好ましい。成形性とのバランスの観点から、数平均繊維長１００〜１０００μｍの範囲内が好適に用いられる。ここで、数平均繊維長の測定方法は、樹脂部材２から分散している強化繊維のみを、無作為に少なくとも４００本以上抽出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡にて測定してその平均長さを算出することにより行う。強化繊維の抽出方法としては、樹脂部材２の一部を切り出し、樹脂成分を溶解させる溶媒によりこれを十分溶解させた後、濾過等の操作により強化繊維と分離することができる。
【００３９】
図５には、本発明より得られる複合成形品の（ａ）体裁面斜視図（ｂ）裏面斜視図の一例を示している。板状部材１に突起部材３を凸設することで、アウトサート時の位置決めができ、板状部材１の周辺部に樹脂部材２が一体化された複合成形品６を得ることができる。
【００４０】
本発明により得られる複合成形品６の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、ＯＡ機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルＭＤ、携帯用ラジオカセット、ＰＤＡ（電子手帳などの携帯情報端末）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体及びトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、自動車や航空機の電装部材、内部部品などが挙げられる。
【００４１】
とりわけ、本発明の複合成形品６はその優れた軽量性、高剛性、良外観を活かして、電気、電子機器用筐体や外部部材用に好適であり、さらには薄肉性を必要とするノート型パソコンや携帯情報端末などの筐体として好適である。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の骨子は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
“トレカ”（登録商標）プリプレグＰ３０５２Ｆ−１５（東レ株式会社製、強化繊維：炭素繊維、ベース樹脂：エポキシ）を６層積層し、接着層として最外層にポリアミド層ＣＭ４０００（東レ株式会社製３元共重合ポリアミド樹脂、ポリアミド６／６６／６１０）を１層積層したものを離型フィルムで挟み込み、プレス成形（平板形状金型、厚み０．８５ｍｍ、金型温度１５０℃、圧力２．５ＭＰａ、硬化時間３０分）後に１９９ｍｍ×２９９ｍｍの長方形にカットして平板形状の板状部材を得た。
【００４４】
突起部材の材料としては、長繊維ペレットＴＬＰ１１４６Ｓ（東レ（株）製 炭素繊維含有量２０％、ベースレジン：ポリアミド６；溶解度パラメータδ（ＳＰ値）１３．６、樹脂流動方向成形収縮率：０．１％）を使用し、株式会社日本製鋼所製３５０トン射出成形機（Ｊ３５０ＥIIＳＰ、シリンダ径：φ４６ｍｍ、使用スクリュー：汎用フルフライトタイプ）、突起部材用金型（縦１２×横１５ｍｍの十字形状、高さ３０ｍｍ、２個取り、１点ゲート）を使用し、シリンダ温度２８０℃、金型温度７０℃で成形品を得た。突起部材は先端部で縦８ｍｍ×横８ｍｍの十字形状となっている。
【００４５】
突起部材はシアノアクリル接着剤“アロンアルファ”（登録商標）（東亜合成(株)製）を用いて、成形した板状部材と突起部材を治具で固定し、所定の位置に突起部材を２個接着した（接着時間３０秒、突起部材中心間距離５３．８ｍｍ）。
【００４６】
アウトサート用金型として、ノートパソコン用金型（サイズ：Ｗ３００×Ｌ２００×ｔ１．０ｍｍ、ゲート：８点ゲート）を使用し、コア側に突起部材より０．０２ｍｍ大きい凹形状部（長径：７．５１ｍｍ、短径６．０１ｍｍの楕円形）を作成した。
【００４７】
金型を開き、突起部材を凸設した板状部材を、突起部材が凹形状部にはまるように金型のコア側にセットし、型締めを行った後、樹脂部材として長繊維ペレットＴＬＰ１１４６Ｓを板状部材の周縁部に射出成形した複合成形品を製造した。突起部材は射出成形後に取り外し、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化した体裁面外観に優れた複合成形品を得ることができた。得られた複合成形品から突起部材は、手で剥離面と平行方向に突起部材に力を加えることで複合成形品を変形させることなく、突起部材を剥離することができ、板状部材の樹脂を毟り取る事もなかった。
【００４８】
（実施例２）
板状部材を成形するプレス金型を湾曲した形状を持つ金型とし、湾曲形状を持つ板状部材を得たことと、突起部材の接着面を前記板状部材の裏面に合う形状に変更したこと、アウトサート用金型を湾曲形状の板状部材をセットできる金型としたこと以外は実施例１と同様に行った。板状部材が屈曲形状を持つ場合でも、突起部材により位置決めを行うことができ、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化した複合成形品を得ることができた。また、体裁面外観は体裁面に丸みを持った意匠性に優れた複合成形品となった。
【００４９】
（実施例３）
突起部材は中央部に縦１０ｍｍ×横１２ｍｍの十字形状を高さ３ｍｍの幅で作り、対応する凹形状においても高さ３ｍｍの幅で同じ形状を作った以外は実施例１と同様に行った。投影面積が同じ形状があることで、突起形状と凹形状がすり合わせ良く位置決めできた。板状周辺部に樹脂部材を一体化した複合成形品においても、周辺部の樹脂の幅が一定となっており、位置決め精度が向上していた。
【００５０】
（比較例１）
実施例１と同じ“トレカ”（登録商標）プリプレグを用いてプレス成形し、所定の大きさにカット後、所定の２箇所（短辺の中点２つを結んだ線分上にあり、前記線分の中点から５０ｍｍの距離にある２点）の位置を中心とする直径２．５ｍｍの円形の２つの貫通穴をドリル加工して板状部材を得た。
【００５１】
アウトサート用の金型として、ノートパソコン用金型（サイズ：Ｗ３００×Ｌ２００×ｔ１．０ｍｍ、ゲート：８点ゲート）を使用し、金型に所定の２箇所（短辺の中点２つを結んだ線分上にあり、前記線分の中点から５０ｍｍの距離にある２点）を中心とする直径２．４５ｍｍの円柱形の２本の位置決めピンを配置した。
【００５２】
金型を開き位置決めピンに板状部材を固定した以外は実施例１と同様に射出成形を行い、複合成形品を得た。得られた成形品は、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化することはできたが、２つの貫通穴が開いてしまっているため、外観としては悪くなった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかる複合成形品の用途としては、例えば、パラボナアンテナ、パソコン、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＰＤＡ、ポータブルＭＤ、家庭用ゲーム機などの電子機器筐体に有用である。中でも、高剛性かつ軽量であって、意匠性も同時に求められる、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡなどの電子機器筐体に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 板状部材
２ 樹脂部材
３ 突起部材
４ 射出成形機
５ 射出成形の金型
６ 複合成形品
７ 投影面積が同じになる部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を射出成形金型にインサートした後、分散された強化繊維で強化された熱可塑性樹脂を射出成形することで一体化させて得られる、例えば、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、テレビ、プロジェクタ、ゲーム機、医療用品、その他電気・電子機器の部品や筐体部分として用いられる複合成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス繊維や炭素繊維などで強化された繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：ＦＲＰ）がパソコンや携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、テレビ、プロジェクタ、ゲーム機、医療分野等の電気・電子機器の部品や筐体として使用されている。特に携帯用途を目的とした電気・電子機器に対しては、薄肉・軽量化や高剛性を満足する部材として広く用いられている。
【０００３】
特許文献１に示すように、ＦＲＰを携帯用途の電気・電子機器部材として用いる場合、軽量・高剛性を発揮するＦＲＰ部材に成形性、生産性の高い熱可塑部品を一体化させることで、両者の特性を引き出すことが可能となることが記載されている。一体化させる手法としては、あらかじめプレス成形などにより製造したＦＲＰ部材を所定のサイズにトリミングした後、射出成形金型にインサートし、続いて熱可塑性樹脂を射出成形することが挙げられる。
【０００４】
部材を射出成形金型にインサートして、熱可塑性樹脂を射出成形し部分的に一体化する手法をアウトサート成形と呼称するが、アウトサート成形を行う場合、射出成形する前に金型に挿入した部材を特定の位置に固定しておくことが必要となる。特定の位置に固定する方法としては、特許文献２に示すように、あらかじめインサートする部材の形状に射出成形金型を彫り込んでおき、その形状にはめ込む形でインサートする手法や、特許文献３に示すように、あらかじめ板状部材に複数の貫通穴を作成し、金型に貫通穴より０．０２〜０．０５ｍｍ小さいピンを有する射出成形金型にはめ込む手法などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、あらかじめ射出成形金型を彫り込んでおく手法では、射出成型時に部材の周囲が金型で押さえられることから、射出成形する熱可塑性樹脂の形状が制限され、インサートした板状部材の周縁部に熱可塑性樹脂を一体化することが難しいことや、金型の加工が難しくなるなどの問題があった。また、あらかじめ板状部材に複数の貫通穴を作成する手法では、熱可塑性樹脂を自由に一体化させることはできるが、貫通穴を開けることで板状部材の剛性が落ちることや、意匠性が悪くなるなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４０２５５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２９８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２０２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、板状部材に貫通穴などを設けることなく射出成形金型にインサートすることができ、自由に熱可塑性樹脂を一体化することができる複合成形品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
（２）前記突起部材が複数凸設されている（１）に記載の複合成形品の製造方法。
（３）前記突起部材が前記板状部材と着脱可能に設けられている（１）または（２）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（４）前記突起部材は前記板状部材との凸設部から先端部に向かって投影面積が小さくなる形状を有する（１）〜（３）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（５）前記突起部材は投影面積が同じになる部分の高さが１〜１０ｍｍの範囲にある（１）〜（４）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（６）前記板状部材には貫通穴を設けない（１）〜（５）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（７）前記板状部材が湾曲形状を持つ（１）〜（６）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（８）前記板状部材が
（ａ）強化繊維を含んだシート
（ｂ）強化繊維に少なくとも炭素繊維を含んだシート
（ｃ）一方向に配列した連続強化繊維を含んだシート
（ｄ）一方向に配列した少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維を含んだシート
（ｅ）連続強化繊維織物を含んだシート
（ｆ）少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維織物を含んだシート
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種類から構成されている（１）〜（７）のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
（９）（１）〜（８）のいずれかの製造方法で製造された複合成形品。
（１０）電気・電子機器用の筐体である（９）に記載の複合成形品。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、板状部材にあらかじめ突起部材を凸設することにより、板状部材に貫通穴を設けることなくインサート時の位置決めを行うことができ、熱可塑性樹脂を一体化した意匠性に優れた複合成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の板状部材に突起部材を凸設した（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図である。
【図２】本発明の突起部材を凸設した板状部材を射出成形の金型にセットし、樹脂部材をアウトサート成形する模式図である。
【図３】本発明の複数有る突起部材が互いに繋がっている１つの部品一例の斜視図である。
【図４】本発明の突起部材の断面形状の一例である。
【図５】本発明の板状部材に樹脂部材を一体化した複合成形品の（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図である。
【図６】本発明の複数有る突起部材の一部に投影面積が同じになる部分を設けた部品一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複合成形品の製造方法について、図面を用いながら説明する。
【００１２】
図１は突起部材３を凸設した板状部材１の（ａ）体裁面側斜視図（ｂ）裏面側斜視図であり、図２は突起部材３を凸設した板状部材１を射出成形の金型５にセットし、板状部材１と樹脂部材２をアウトサート成形により一体化する態様を示した模式図である。
【００１３】
複合成形品６の製造方法において、図１（ａ）に示す強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材１にあらかじめ突起部材３を凸設しておくとともに（図１（ｂ））、この板状部材１を、金型５のキャビティ内に設けられた突起部材３と対応する凹形状部にあわせて位置決め固定する。位置決め固定された板状部材１に、樹脂部材２を射出成形機４により射出成形し一体化することで、複合成形品６を得ることができるものである。
【００１４】
突起部材３は着脱可能で有ることが好ましい。突起部材３を製品としてそのまま用いることが出来る場合は問題ないが、製品形状に制限が出てしまうため、樹脂部材２をアウトサート成形した後は、板状部材１から取り外しが出来ることが好ましい。板状部材１と一体で成形した場合や突起部材３と板状部材１の接着が強固な場合は、突起部材の根本付近に細い箇所を設けておき、アウトサート成形後にその箇所で折っても良い。そうすることで、突起部材３の残りの部分は最小にすることが出来る。
【００１５】
突起部材３の凸設方法としては、特に限定されないものの、別部品で作成しておいた突起部材３を板状部材１に接着する方法が好適に用いられ、その他にも、あらかじめ作成しておいた突起部材３を板状部材１成形時に同時に凸設する方法、板状部材１と同材料を用いて同時に成形する方法などが挙げられる。
【００１６】
突起部材３は、板状部材１のいずれか一方の片面に着脱可能に設ければよい。中でも、板状部材１の一方が電気製品等の表面として用いられる場合には、突起部材３は、板状部材１の表面とは異なる面側に設けることが好ましい。電気製品等の表面に用いられる面は、製品外観上、微細な凹凸や気泡等といった欠点が厳しく管理された意匠面とされることが多く、このような意匠面に突起部材を設けると、突起部材を取り外した後の後処理が必要になることが多くなる。したがって、意匠面とは異なる面に突起部材を設けることが好ましく、設計上、意匠面となる表面側に突起部材を設けざるを得ない場合には、後処理が不要な取付方法を用いることが好ましい。
【００１７】
上記のような取付方法として、あらかじめ別部品で作成しておいた突起部材３を板状部材１に接着することが好ましい。この場合、板状部材への接着方法は特に限定されるものではなく、熱溶着やレーザー溶着、粘着テープ、接着剤による接着などが挙げられる。接着剤の種類としては、例えば、水溶接着剤、ゴム系接着剤、エポキシ系接着剤、シアノアクリル系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーンゴム系接着剤、プラスチック系接着剤、接着テープなどが挙げられる。なかでも、取り扱いが容易で、アウトサート後の取り外しが容易なシアノアクリル系接着剤を用いることが好ましい。また、両面テープ等の粘着テープを用いて固定すると、簡易的に固定できる上に、板状部材からも容易に剥離できる点で好ましい。
【００１８】
突起部材３が複雑な形状を持つ場合は、板状部材１と突起部材３を同時に成形することが難しくなることから、あらかじめ成形した突起部材３を板状部材１の成形と同時に凸設することが好ましい。あらかじめ作成しておいた突起部材３を板状部材１の成形と同時に凸設する方法としては、例えば、プレス成形やスタンピング成形などにおいて、プレス金型に突起部材３に対応する凹形状部を設けておき、成形前に突起部材３を凹部に挿入した後、板状部材１と同時に成形することで突起部材３を凸設することができる。
【００１９】
また、板状部材１と同じ材料を用い、板状部材１の製造時に同時に成形する場合は、例えば、板状部材１をオートクレーブ成形で作る場合はあらかじめ板状部材１に突起部材３となる形状を賦形し、同時に成形することで突起部材を成形したり、プレス成形などを用いる場合はプレス金型にあらかじめ凹形状部を作っておくことで任意の突起部材３を成形したりすることが可能である。
【００２０】
本発明の突起部材３は、射出成形時に板状部材１を金型５内で固定しておくために複数、なかでも２〜３個であることが好ましい。１個の場合、突起が円筒形状であると射出成形の際、射出圧により板状部材１が回転してしまい好ましくない。１個の場合でも、突起部材３を複雑化すれば回転を押さえることが出来るが、突起部材３の大サイズ化に伴う使用材料の増加や突起部材３に合わせた金型加工量の増加を伴うため好ましくない。本発明の突起部材３による位置決めは２個ないしは３個有れば十分である。突起部材３がそれよりも多い場合は、金型５と嵌め合わせる場所が増えるため板状部材１を金型５にインサートする際の作業性低下や、突起部材３の材料使用量増が起こるため好ましくない。
【００２１】
突起部材３を複数個設ける場合には、それぞれの突起部材３の中心間距離が１０〜５００ｍｍの間に有ることが好ましい。突起部材３を嵌め合わせる金型５には、嵌合しやすくするため、突起部材３の形状より少しだけ大きい凹形状部が形成されているため、そのクリアランスの影響で突起部材３の中心間距離が１０ｍｍ以下の場合は、射出成形の射出圧により板状部材１が板状部材１の意匠面から見た場合の時計回りもしくは反時計回りの方向に回転しやすくなり、固定が難しくなるため好ましくない。５００ｍｍ以上の場合は、突起部材３を精度良く複数個凸設することが難しくなり好ましくない。
【００２２】
突起部材３を複数個設ける場合、図３に示すとおり、突起部材同士が互いに繋がっている１つの部品であっても、１つずつバラバラに取り付けられていても良い。繋がった１つの部品として用いる場合は、材料の取り扱いが容易であり突起部材間の位置精度が良くなる。繋がっていない場合は、突起部材３に用いる材料使用量を減らすことができ、部品形状を簡略化出来ることから好ましい。
【００２３】
図４には、突起部材３の断面形状の一例を示す。断面形状としては、特に限定されるものではないが、３−（ａ）〜３−（ｈ）に示すような単純な形状であると、それに対応する金型５に凹形状部を加工することが容易になることからも好ましい。なかでも図４の３−（ａ）、３−（ｂ）は金型５に加工する形状が円形状で済むことから加工が容易となり、より好ましい。突起部材を複数個使用する場合は、３−（ｅ）〜３−（ｈ）に示すような異形形状を適宜組み合わせて用いることで、板状部材上に凸設する部位により突起部材を取り違えることが無く好ましい。
【００２４】
突起部材３は、板状部材１と突起部材３の接合部（凸設部）よりも先端部の投影面積が小さいことが好ましい。前述の通り、金型５の凹形状部は突起部材３よりも少しだけ大きく作るものの、先端部の投影面積が突起部材３の接合部よりも大きいと、当然突起部材３を凹形状部の奥まで嵌め込むことが不可能である。先端部と接合部が同じ投影面積であった場合は板状部材１をインサートする際に位置精度高く入れる必要があり、人手であってもロボットであっても容易にインサートすることは困難である。接合部から先端部に従って徐々に投影面積を小さくすれば、凹形状部にあらかじめクリアランスを設けてあることもあって、インサートしながら容易に所定の位置に位置決めが出来ることになるため、より好ましい。
【００２５】
突起部材３は、投影面積が同じになる部分の高さが１ｍｍ以上あることが好ましい。図３のように接合部から先端部にかけて一様に先細りとなる形状、すなわち、投影面積が徐々に小さくなるように変わり続けていて、突起部材３に合った凹形状を金型に設けた場合、凹形状は突起部材３よりも望んだ位置精度分だけ大きく作ることになる。すなわち、板状部材１を±０．１ｍｍの範囲で位置決めを行いたいときは、図３のように投影面積が変わり続ける形状に対し、凹形状を突起部材３の直径に対し常に直径０．２ｍｍだけ大きく作ることになる。この場合、厳密には投影面積が変わり続ける突起部材３のどの高さの位置で位置決めが行われているか分からない可能性がある。また、突起部材３も凹形状も常に同じクリアランスで加工することが難しいことから、望んだ位置決め精度にできない可能性もある。
【００２６】
また、突起部材３の投影面積が図３のように変わり続ける形状であるのに対し、凹形状の少なくとも一部を例えば円柱型の凹にした場合は、加工精度は高くなるが、突起部材３と位置決めできる部分が、円錐の投影面積最大の部分と凹形状のごく一部分のみ（面でなく線で接する状態）となってしまい、板状部材１が高さ方向に動いたときなどは、位置決め精度が下がってしまう恐れがあった。
【００２７】
図６には、突起部材３に投影面積が同じになる部分７を設けた一例を示す。突起部材３に投影面積が同じになる部分７の高さを１ｍｍ以上になるように設けて、その投影面積が同じになる部分の形状で位置決め出来るように凹形状を作ることにより、位置決めできる部分の面積が増加し、板状部材１が高さ方向にずれたとしても、精度よく位置決めできるため好ましい。また、投影面積が同じになる部分の形状とそれに対応する凹形状の部分のみを、管理したい位置決め精度で作れば、精度良く位置決め出来ることから加工面でも作りやすくなり好ましい。
【００２８】
投影面積が同じになる部分７の高さは１ｍｍ未満であると位置決めできる部分が減少し、板状部材１の高さ方向のずれで、位置決め精度が悪くなる可能性があり、加工も難しくなるため好ましくない。また、１０ｍｍを越えると、板状部材１をはめ込むときに突起部材３と凹形状が当たり易くなりセットしにくくなるため好ましくない。さらに、投影面積が同じになる部分を、突起部材３の接合部（凸設部）に設けることがより好ましい。投影面積が最も大きくなる部分を含むことにより、寸法精度が得やすくなるとともに、凹形状を有する金型との距離が短くなり、高さ方向の位置ずれも起きにくくなる。
【００２９】
突起部材３の高さは１〜５０ｍｍであることが好ましい。高さが１ｍｍ未満であると、突起部材３が分かりづらくなり金型５にインサートすることが難しくなるため好ましくない。高さが５０ｍｍを超えると、金型５にインサートする際に金型５が大きく開かないと、インサートできなくなることから射出成形機や金型形状に制限が出るため好ましくない。また、製品の取り扱いが困難になったり、突起部材３に用いる材料使用量が多くなったりするため好ましくない。
【００３０】
突起部材３の材質としては、金属やセラミックス、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など様々な材料を用いることができる。中でも、コストや生産性に優れた熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、突起部材３の変形や収縮を防ぐために強化繊維を含む熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００３１】
金型５の凹形状部は、突起部材３に合わせた加工が可能である。凹形状部と突起部材３のインサート部分のクリアランスは０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであることが好ましい。クリアランスが小さすぎるとインサートの際に途中で引っかかり、板状部材１が金型５から浮いた状態でアウトサート成形されてしまうため好ましくない。クリアランスが０．０５ｍｍよりも大きいと、突起部材３をはめ込んだときのガタつきが大きくなり、射出成型時にクリアランス分だけ動いてしまい、固定が難しくなるため好ましくない。
【００３２】
板状部材１の形状は、金型５にインサートできれば特に限定はされないが、平板状であることが加工性の観点から見て好ましい。また、図１のように平板ではなく屈曲形状を持たせることも電気・電子部品の筐体とした場合の意匠性が良くなることから好ましい。
【００３３】
板状部材１としては、強化繊維を含んだ樹脂組成物が好ましく用いられる。強化繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等の炭素繊維や黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維等が使用できる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用してもよい。なかでも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好ましく、比強度・比弾性率に優れる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維を少なくとも含むことが好ましい。
【００３４】
板状部材１は強化繊維を含む複数の層から構成されるシートであってもよい。強化繊維が、連続強化繊維であれば、より高強度、高剛性を得られることから好ましい。連続強化繊維を含んだシートとは、１０ｍｍ以上の長さの連続した強化繊維がシート内部（またはシートを構成する強化繊維を含む層内）に配列されているシートであって、必ずしもシート（または、シートを構成する強化繊維を含む層）全体にわたって連続している必要はなく、途中で分断されていても特に問題はない。具体的な連続強化繊維の形態としては、フィラメント、織物（クロス）、一方向引き揃え（ＵＤ）、組み物（ブレイド）等が例示できるが、プロセス面の観点から、クロス、ＵＤが好適に使用される。また、これらの形態は単独で使用しても、２種以上の形態を併用してもよい。中でも、マルチフィラメントが一方向に引き揃えられたものが、より効率良く強度、剛性を得られることから好ましい。板状部材１として、強化繊維を含んだシートを用いる場合、強化繊維の割合は、成形性、力学特性の観点から２０〜９０体積％が好ましく、３０〜８０体積％がより好ましい。なお、体積％の測定はマトリックスが樹脂の場合はＪＩＳ Ｋ７０７５−１９９１（炭素繊維強化プラスチックの繊維含有率及び空洞率試験方法）に記載されている方法で測定する。
【００３５】
板状部材１に含まれるシートのマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または金属などを用いることができる。熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂や、スチレン系樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＵ）樹脂、変性ＰＳＵ樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリケトン（ＰＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）樹脂、熱可塑性フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリイソプレン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂があげられる。熱硬化性樹脂としては、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール（レゾール型）樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等や、これらの共重合体、変性体、および、これらの少なくとも２種をブレンドした樹脂があげられる。これらの中でも、板状部材１の剛性、強度に優れることから、熱硬化性樹脂が好ましく、とりわけエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂が成形品の力学特性の観点からより好ましい。マトリックス樹脂には更に耐衝撃性向上等のために、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂および／またはその他のエラストマーもしくはゴム成分等を添加した樹脂を用いてもよい。
【００３６】
板状部材１には、貫通穴を設けないことが好ましい。貫通穴が開いている場合には、曲げや引っ張りの力が加わった際に穴周囲に応力が集中し、強度が低下するため好ましくない。また、板状部材１に電磁波シールド性を要求するような場合には貫通穴を開けることでシールド性が低下する。また、貫通穴を開けることで一様な意匠の板状部材１が得られないことから好ましくない。
【００３７】
板状部材１に樹脂部材２を一体化した後も複合成形品５の形態を維持する観点から、板状部材１の表面のうち樹脂部材２が接合される部分には接着層を有していることが好ましい。板状部材１と樹脂部材２との接合面の少なくとも一部に接着層を有していることが好ましく、接合面面積の５０％以上に接着層を有していることがより好ましく、接合面面積の７０％以上に接着層を有していることがさらに好ましく、接合面の全面に接着層を有していることがとりわけ好ましい。ここで、接着層は、接着剤のような板状部材１または樹脂部材２と異なった成分から構成されていても良いし、溶着層のような板状部材１または樹脂部材２の成分から構成されていても良い。
【００３８】
樹脂部材２に使用される樹脂としては特に制限はないものの、射出成形などを用いた接合形状作製の観点からは、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂としては、上述の熱可塑性樹脂が例示される。とりわけ、耐熱性、耐薬品性の観点からはポリフェニレンスルフィド樹脂が、成形品外観、寸法安定性の観点からはポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、スチレン系樹脂が、成形品の強度、耐衝撃性の観点からはポリアミド樹脂がより好ましく用いられる。さらに、複合成形品の高強度、高剛性化を図るために樹脂部材２の樹脂として、強化繊維を含有させたものを用いることも好ましい。強化繊維としては、板状部材１で用いられる強化繊維を使用することができる。また、前記樹脂部材２が電波透過性を必要とする場合には、非導電性のガラス繊維を用いることも好ましい。さらに分散している強化繊維の繊維長についても特に制限はないが、強化繊維の強度を効率よく発現させるには、繊維長は長い方が好ましい。成形性とのバランスの観点から、数平均繊維長１００〜１０００μｍの範囲内が好適に用いられる。ここで、数平均繊維長の測定方法は、樹脂部材２から分散している強化繊維のみを、無作為に少なくとも４００本以上抽出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡にて測定してその平均長さを算出することにより行う。強化繊維の抽出方法としては、樹脂部材２の一部を切り出し、樹脂成分を溶解させる溶媒によりこれを十分溶解させた後、濾過等の操作により強化繊維と分離することができる。
【００３９】
図５には、本発明より得られる複合成形品の（ａ）体裁面斜視図（ｂ）裏面斜視図の一例を示している。板状部材１に突起部材３を凸設することで、アウトサート時の位置決めができ、板状部材１の周辺部に樹脂部材２が一体化された複合成形品６を得ることができる。
【００４０】
本発明により得られる複合成形品６の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、ＯＡ機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルＭＤ、携帯用ラジオカセット、ＰＤＡ（電子手帳などの携帯情報端末）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体及びトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、自動車や航空機の電装部材、内部部品などが挙げられる。
【００４１】
とりわけ、本発明の複合成形品６はその優れた軽量性、高剛性、良外観を活かして、電気、電子機器用筐体や外部部材用に好適であり、さらには薄肉性を必要とするノート型パソコンや携帯情報端末などの筐体として好適である。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の骨子は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
“トレカ”（登録商標）プリプレグＰ３０５２Ｆ−１５（東レ株式会社製、強化繊維：炭素繊維、ベース樹脂：エポキシ）を６層積層し、接着層として最外層にポリアミド層ＣＭ４０００（東レ株式会社製３元共重合ポリアミド樹脂、ポリアミド６／６６／６１０）を１層積層したものを離型フィルムで挟み込み、プレス成形（平板形状金型、厚み０．８５ｍｍ、金型温度１５０℃、圧力２．５ＭＰａ、硬化時間３０分）後に１９９ｍｍ×２９９ｍｍの長方形にカットして平板形状の板状部材を得た。
【００４４】
突起部材の材料としては、長繊維ペレットＴＬＰ１１４６Ｓ（東レ（株）製 炭素繊維含有量２０％、ベースレジン：ポリアミド６；溶解度パラメータδ（ＳＰ値）１３．６、樹脂流動方向成形収縮率：０．１％）を使用し、株式会社日本製鋼所製３５０トン射出成形機（Ｊ３５０ＥIIＳＰ、シリンダ径：φ４６ｍｍ、使用スクリュー：汎用フルフライトタイプ）、突起部材用金型（縦１２×横１５ｍｍの十字形状、高さ３０ｍｍ、２個取り、１点ゲート）を使用し、シリンダ温度２８０℃、金型温度７０℃で成形品を得た。突起部材は先端部で縦８ｍｍ×横８ｍｍの十字形状となっている。
【００４５】
突起部材はシアノアクリル接着剤“アロンアルファ”（登録商標）（東亜合成(株)製）を用いて、成形した板状部材と突起部材を治具で固定し、所定の位置に突起部材を２個接着した（接着時間３０秒、突起部材中心間距離５３．８ｍｍ）。
【００４６】
アウトサート用金型として、ノートパソコン用金型（サイズ：Ｗ３００×Ｌ２００×ｔ１．０ｍｍ、ゲート：８点ゲート）を使用し、コア側に突起部材より０．０２ｍｍ大きい凹形状部（長径：７．５１ｍｍ、短径６．０１ｍｍの楕円形）を作成した。
【００４７】
金型を開き、突起部材を凸設した板状部材を、突起部材が凹形状部にはまるように金型のコア側にセットし、型締めを行った後、樹脂部材として長繊維ペレットＴＬＰ１１４６Ｓを板状部材の周縁部に射出成形した複合成形品を製造した。突起部材は射出成形後に取り外し、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化した体裁面外観に優れた複合成形品を得ることができた。得られた複合成形品から突起部材は、手で剥離面と平行方向に突起部材に力を加えることで複合成形品を変形させることなく、突起部材を剥離することができ、板状部材の樹脂を毟り取る事もなかった。
【００４８】
（実施例２）
板状部材を成形するプレス金型を湾曲した形状を持つ金型とし、湾曲形状を持つ板状部材を得たことと、突起部材の接着面を前記板状部材の裏面に合う形状に変更したこと、アウトサート用金型を湾曲形状の板状部材をセットできる金型としたこと以外は実施例１と同様に行った。板状部材が屈曲形状を持つ場合でも、突起部材により位置決めを行うことができ、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化した複合成形品を得ることができた。また、体裁面外観は体裁面に丸みを持った意匠性に優れた複合成形品となった。
【００４９】
（実施例３）
突起部材は中央部に縦１０ｍｍ×横１２ｍｍの十字形状を高さ３ｍｍの幅で作り、対応する凹形状においても高さ３ｍｍの幅で同じ形状を作った以外は実施例１と同様に行った。投影面積が同じ形状があることで、突起形状と凹形状がすり合わせ良く位置決めできた。板状周辺部に樹脂部材を一体化した複合成形品においても、周辺部の樹脂の幅が一定となっており、位置決め精度が向上していた。
【００５０】
（比較例１）
実施例１と同じ“トレカ”（登録商標）プリプレグを用いてプレス成形し、所定の大きさにカット後、所定の２箇所（短辺の中点２つを結んだ線分上にあり、前記線分の中点から５０ｍｍの距離にある２点）の位置を中心とする直径２．５ｍｍの円形の２つの貫通穴をドリル加工して板状部材を得た。
【００５１】
アウトサート用の金型として、ノートパソコン用金型（サイズ：Ｗ３００×Ｌ２００×ｔ１．０ｍｍ、ゲート：８点ゲート）を使用し、金型に所定の２箇所（短辺の中点２つを結んだ線分上にあり、前記線分の中点から５０ｍｍの距離にある２点）を中心とする直径２．４５ｍｍの円柱形の２本の位置決めピンを配置した。
【００５２】
金型を開き位置決めピンに板状部材を固定した以外は実施例１と同様に射出成形を行い、複合成形品を得た。得られた成形品は、板状部材周縁部に樹脂部材を一体化することはできたが、２つの貫通穴が開いてしまっているため、外観としては悪くなった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかる複合成形品の用途としては、例えば、パラボナアンテナ、パソコン、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＰＤＡ、ポータブルＭＤ、家庭用ゲーム機などの電子機器筐体に有用である。中でも、高剛性かつ軽量であって、意匠性も同時に求められる、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡなどの電子機器筐体に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 板状部材
２ 樹脂部材
３ 突起部材
４ 射出成形機
５ 射出成形の金型
６ 複合成形品
７ 投影面積が同じになる部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【請求項２】
前記突起部材が複数凸設されている請求項１に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項３】
前記突起部材が前記板状部材と着脱可能に設けられている請求項１または２のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項４】
前記突起部材は前記板状部材との凸設部から先端部に向かって投影面積が小さくなる形状を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項５】
前記突起部材は投影面積が同じになる部分の高さが１〜１０ｍｍの範囲にある請求項１〜４のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項６】
前記板状部材には貫通穴を設けない請求項１〜５のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項７】
前記板状部材が湾曲形状を持つ請求項１〜６のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項８】
前記板状部材が
（ａ）強化繊維を含んだシート
（ｂ）強化繊維に少なくとも炭素繊維を含んだシート
（ｃ）一方向に配列した連続強化繊維を含んだシート
（ｄ）一方向に配列した少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維を含んだシート
（ｅ）連続強化繊維織物を含んだシート
（ｆ）少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維織物を含んだシート
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種類から構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの製造方法で製造された複合成形品。
【請求項１０】
電気・電子機器用の筐体である請求項９に記載の複合成形品。
【請求項１】
強化繊維を含む樹脂組成物からなる板状部材を製造し、射出成形金型のキャビティ内に位置決め固定した後、分散した強化繊維で強化された熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂部材を射出成形により一体化させた複合成形品の製造方法であって、前記板状部材に突起部材を予め凸設し、前記突起部材を前記キャビティの内面に設けられた凹形状部に嵌め込んで位置決めを行った後、射出成形することを特徴とする複合成形品の製造方法。
【請求項２】
前記突起部材が複数凸設されている請求項１に記載の複合成形品の製造方法。
【請求項３】
前記突起部材が前記板状部材と着脱可能に設けられている請求項１または２のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項４】
前記突起部材は前記板状部材との凸設部から先端部に向かって投影面積が小さくなる形状を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項５】
前記突起部材は投影面積が同じになる部分の高さが１〜１０ｍｍの範囲にある請求項１〜４のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項６】
前記板状部材には貫通穴を設けない請求項１〜５のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項７】
前記板状部材が湾曲形状を持つ請求項１〜６のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項８】
前記板状部材が
（ａ）強化繊維を含んだシート
（ｂ）強化繊維に少なくとも炭素繊維を含んだシート
（ｃ）一方向に配列した連続強化繊維を含んだシート
（ｄ）一方向に配列した少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維を含んだシート
（ｅ）連続強化繊維織物を含んだシート
（ｆ）少なくとも炭素繊維を含む連続強化繊維織物を含んだシート
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種類から構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の複合成形品の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの製造方法で製造された複合成形品。
【請求項１０】
電気・電子機器用の筐体である請求項９に記載の複合成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８６５５６（Ｐ２０１２−８６５５６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９４１０（Ｐ２０１１−１９９４１０）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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